华北平原湿地上空气溶胶的分布特征研究

分析了衡水湖湿地上空一次飞行探测过程中的大气气溶胶的垂直分布、水平分布以及平均谱分布,并应用多阶Γ函数对不同高度的谱分布进行了拟合.分析结果为:衡水湖湖面附近气溶胶小粒子的算术平均直径平均值为0.18μm,湖面上空气溶胶的小粒子数浓度平均值为1762.17cm-3;衡水湖上空气溶胶数浓度较周边陆地小,且随着高度增加水平方向上粒子数浓度变化范围变小.同高度陆地上空气溶胶粒子算术平均直径较衡水湖湖面上空大;1500m以下同高度上陆地上空与湖面上空的粒子尺度差变化较小,其后随着高度的增加,两者上空粒子尺度之间的差异变大;细粒子谱分布在0.28μm左右处出现峰值;多阶Γ函数对气溶胶粒子谱有较好的拟合效果.     

广州市秋季气溶胶光学特性日变化

气溶胶光学参数可以表明气溶胶粒子含量的多少、大气的浑浊情况、粒子分布特征等,对研究气溶胶具有重大意义。利用ASD FieldSpec3地物光谱仪,观测广州市2017年10月23和31日以及11月1日秋季典型天的气溶胶粒子日变化情况,反演了气溶胶光学厚度、Angstrom参数、粒子体积谱并对其日变化特征进行了分析。结果表明:①广州市秋季典型天的AOD值日变化量不大,总体趋势呈现波动式上升,各天AOD值略有差异;各天的波长指数均处于较高水平,说明广州市秋季典型天的气溶胶颗粒以细粒子为主;浑浊度系数普遍较低,表明大气较为清洁。②各天气溶胶粒子AOD、体积浓度的变化与交通、工业等人类的生产、生活活动有较大关系,从9:00开始逐步积累,在15:00达到峰值。③广州市秋季典型天的气溶胶组分结构比例随时间变化不大,说明各天污染源较为固定。气溶胶体积谱为双峰型,主控粒子为小于0.1μm的细粒子,主要由水溶性粒子和煤烟组成,此外由于地理位置因素存在少量的沙尘性和海洋性粒子,广州市整体气溶胶类型为城市工业型与海洋型的混合结构。     

典型海滨城市与海洋气溶胶中水溶性离子的粒径分布

为研究厦门地区不同粒径颗粒物中水溶性离子的来源及海洋气溶胶对海滨城市大气颗粒物的影响,利用8级大流量MOUDI碰撞采样器分不同季节在厦门大学海洋楼及台湾海峡采集了气溶胶分级样品,并用离子色谱方法对气溶胶中的水溶性离子进行了分析.结果表明:城市点大气气溶胶中水溶性离子总质量浓度表现为春季最高(60.38μg/m~3)、夏季最低(8.76μg/m~3)、秋冬季介于两者之间的季节特征;而海洋气溶胶中水溶性离子质量浓度的季节差异较小(30.77~35.13μg/m~3).城市气溶胶中SO_4~(2-)和NH_4~+呈单模态分布,峰值粒径为0.44~1.0μm;NO_3~-呈双模态分布,峰值粒径分别为2.5~10.0μm和0.44~1.0μm.海洋气溶胶中NH_4~+和SO_4~(2-)的粒径分布规律与城市气溶胶类似,但NO_3~-在细模态(0.44~1.0μm)没有出现峰值,Cl~-和Na~+在大于16μm的粒径段有非常高的浓度,说明海浪飞沫的影响较大,在粗模态中的比例也明显高于城市气溶胶.干沉降速率为颗粒物大小的函数,其中在0.1μm左右的颗粒干沉降速率最小;通过干沉降速率和它们的浓度分布来计算无机氮(NO_3~-和NH_4~+)的沉降通量,估算得到远海颗粒态无机氮的干沉降通量明显超过近海(秋季NH_4~+除外).     

华北重度霾过程期间大气气溶胶粒子的微物理垂直特征

在华北重度霾过程期间(2013年9月30日),利用夏延ⅢA的飞机观测资料分别对石家庄和邢台的气溶胶粒子谱分布,气溶胶(cloud nuclei,CN)与云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)垂直分布特征进行了分析。研究结果表明,两地的气溶胶数浓度均随着高度的增加而减小,气溶胶粒子有效半径比较接近,积聚模态和粗模态气溶胶粒子有效半径的范围分别在0.05~0.35μm,0.8~2.2μm之间。两地的边界层内和边界层以上均出现了逆温层,且逆温层之下的气溶胶数浓度均出现明显增加现象。对气溶胶后向轨迹的分析结果表明:3 000 m高度处的气溶胶主要是随气团远距离输送而来;1 500 m高度处的气溶胶主要来自南边近地面污染物排放,输送距离较短;500 m高度处的气溶胶受偏南气团的影响,主要由高浓度的气溶胶细粒子组成。云凝结核的垂直分布结果表明,CCN数浓度随高度的增加而减小,逆温层的存在对CCN有一定的累积效应。对石家庄(邢台)市的CCN与气溶胶数浓度做相关性分析,结果表明两地的CCN与气溶胶的总相关系数均在0.95以上,而淡积云内相关系数仅为0.83,且云内的CCN数浓度明显低于云外,因此表明了云滴活化对CCN的消耗作用。云凝结核的数浓度随高度的增加而减小,逆温层的存在对CCN有一定的累积效应。云底以下的气溶胶粒子谱宽较窄,云内和云顶以上的气溶胶粒子谱较宽。     

腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶质量浓度变化特征

目的 探究腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶的质量浓度变化特征，以期为沙尘气溶胶辐射气候效应的数值模拟提供参考。方法 利用EDM 164型颗粒物监测仪对腾格里沙漠东北部地区沙尘气溶胶数浓度进行外场观测，获得了典型扬尘天气过程中沙尘气溶胶的数浓度采样资料。结果与结论(1)腾格里沙漠东北部地区典型扬沙天气过程中沙尘气溶胶质量浓度日变化呈双峰型分布特征，峰值分别出现在上午11时(471μg/m³)和下午16时(500μg/m³)。沙尘气溶胶质量浓度与大气压和相对湿度呈负相关关系(p<0.01),与温度和风速呈正相关关系(p<0.01)。(2)沙尘气溶胶数浓度主要分布在积聚模态内(97%),质量浓度主要分布在粗模态内(92%);沙尘气溶胶数浓度随着粒径的增加而减少，质量浓度谱呈明显的双峰型分布，质量浓度随着粒径的增加表现为先增加后减少的变化趋势，2个峰值分别出现在粒径4.5和2.75μm处。(3)沙尘气溶胶质量浓度谱可以用粗模态1和粗模态2进行对数正态分布拟合，2个模态的峰值所对应的粒度直径分别为2.75和4.5μm。     

一次霾过程的气溶胶特征分析

利用2008年5月26日河北省机载粒子探测系统PMS获得的飞行探测资料,分析了大气气溶胶包括粗细粒子的浓度、尺度谱分布及其时空变化特征,并对不同高度的谱分布进行了拟合.分析表明:霾天气下,气溶胶在近地面到1km高度层内有所积累,随后数浓度迅速减少.1-4km高度段中,气溶胶数浓度减少趋势变缓,4km以上气溶胶数浓度保持在30-40cm-3.低空气溶胶数浓度和平均直径水平变化不大;中高空由于云区的出现变化幅度相对较明显.霾天气下的同尺度气溶胶数密度谱值一般要高出晴天下一个量级以上.负幂函数对积聚态粒子有较好的拟合效果;修正后的伽马谱分布函数对粗粒子谱分布平均曲线的拟合较好.     

贵阳市大气气溶胶中微量金属元素特征

研究贵阳市大气气溶胶中金属的富集程度,选用Al、Fe、Mn作参比元素,用富集因子讨论判断自然和人为的来源;在可吸入颗粒物粒径范围内(dp＜10μm),贵阳市区大气气溶胶粒子浓度分布为双峰型,峰值出现在1.0μm左右(积聚粒子区)和6.0μm左右(粗粒子区,)而且出现大粒径区峰值小于小粒径区峰值的趋势.     

海洋大气边界层中大气气溶胶产生和发展数值模拟

建立了一个包含凝结过程、核化过程、凝并过程并可以描述粒子尺度变化的大气气溶胶模式,模拟了遥远海洋大气边界层中背景大气气溶胶的发展演变过程,计算结果表明气溶胶数浓度和ＳＯ２的大气浓度之间不是线性关系。新粒子的产生能力决定于已经存在的粒子分布和ＳＯ２浓度,已经存在的粒子减弱了新粒子的产生能力,而ＳＯ２浓度则明显地对粒子的产生有加强作用。     

济南市春季大气颗粒物的谱分布特征

2011年5月在济南市监测粒径范围为3nm~10μm大气颗粒物的谱分布特征,其数浓度呈现为典型的单峰型谱分布,表面积谱呈双峰型分布,而体积谱则呈多峰分布.从各个模态对颗粒物总数浓度、表面积浓度和体积浓度的贡献来看,爱根核模态粒子对总数浓度贡献最大,积聚模态粒子对总表面积浓度和总体积浓度贡献最大,表明济南市大气细粒子污染严重.各个模态颗粒物数浓度的日变化特征明显,是污染源和气象因子联合作用的结果.通过对各个模态颗粒物数浓度与其它因子(PM10、PM1、能见度、SO2和NO2)的相关性分析得出,提升能见度的关键是降低积聚模态颗粒物的浓度.风速对各个模态颗粒物数浓度的作用不同,核模态和爱根核模态颗粒物数浓度的变化趋势与风速一致,而积聚模态和粗粒子模态颗粒物的数浓度与风速的关系较为复杂.     

天津郊区夏季气溶胶谱分布特征观测研究

2009年7月11日到8月14日, 在天津市武清区对粒径在0.02~1.00 μm范围内的气溶胶粒子谱分布进行了连续观测。在对气溶胶谱分布资料进行详细统计分析和参数化的基础上, 研究了其日变化规律及其与风速、风向等气象条件的关系。在该粒径范围内, 气溶胶粒子数浓度的平均值为1.7×10⁴cm^-3, 体积浓度的平均值为59 μm³/cm³。气溶胶的数浓度和谱分布具有明显的日变化规律, 粒子数浓度在道路交通的早晚高峰期间和午后太阳辐射最强的时间段出现峰值, 这与道路上机动车的排放和光化学反应中的气?粒转化过程密切相关。局地风速和风向对气溶胶浓度有显著影响。总体而言, 粒子浓度的高值均出现在低风速条件下, 与风向没有明显的依赖关系, 这说明本地源排放是粒子的重要来源。粒子浓度随着风速增加而降低, 且在盛行南风时出现相对高值, 这说明当地受到来自南部较污染地区输送的影响。     

济南市工业区冬季大气悬浮颗粒物的粒谱分布及形状特征

对济南市东郊工业区大气悬浮颗粒物的粒径分布和形状特征的分析表明:该地区粒子谱分布为Junge分布;粒子的质量中值直径为3～4μm;1μm以上的粒子质量粒谱分布呈对数正态分布;粒径在2μm以下的细粒子的质量浓度只占总量的20％～30％。对不同粒子形状的研究表明:冬季,由于能源燃烧排放的颗粒物占总量的70％。     

用于气溶胶吸湿性测量的HTDMA系统设计及外场观测研究

设计建立了一套适用于外场观测研究的吸湿性串联差分电迁移率分析仪(HTDMA),并利用该套仪器于2016年7月在安徽省寿县对50~250nm大气气溶胶粒子在高相对湿度下的吸湿特性进行了观测.结果表明,不同粒径单分散气溶胶和多分散气溶胶的吸湿增长因子多呈现双峰分布,弱吸湿增长因子约1.07,强吸湿增长因子随粒径50~250nm变化从1.37增大到1.56.当地多分散气溶胶吸湿增长之后的平均谱分布较未吸湿的平均谱分布出现峰值向右偏移稍微增大和双峰分布的现象,说明当地大气中不同粒径颗粒物的吸湿能力以及强弱吸湿组分比例不一样;不同时间段(白天和夜晚)多分散气溶胶加湿与否的平均谱分布差异反映了细粒子颗粒物主要来源于本地排放,强吸湿性大粒径颗粒物主要来自于远距离传输影响.     

利用激光雷达和卫星遥感获得城市地面大气悬浮颗粒物浓度分布

使用香港元朗地区2008年MODIS卫星遥感的气溶胶光学厚度(AOD)产品、激光雷达气溶胶消光系数垂直分布、地面相对湿度和地面气溶胶浓度观测资料等数据,通过激光雷达数据建立地面消光系数和激光雷达AOD与气溶胶标高的关系,利用这一关系和卫星AOD进行地面消光系数的反演估计,并进行湿度订正;通过建立地面气溶胶浓度和地面消光系数的关系,进行卫星AOD产品和激光雷达气溶胶探测反演地面大气颗粒物质量浓度的研究及应用。结果表明,卫星估计的地面消光系数与小时平均的颗粒物质量浓度观测值的相关系数为0.57~0.86(PM2.5)和0.59~0.78(PM10),估计的质量浓度与小时平均的观测值对比的均方根偏差分别为11.64~25.34μg/m3(PM2.5)和24.64~91.64μg/m3(PM10),表明可以通过卫星遥感进行大气悬浮颗粒物污染的监测应用。其中1 km分辨率的AOD产品,因其更高的空间分辨率,更适合反映具有复杂地形的城市地区大气悬浮颗粒物污染。     

激光探测蒸发波导的原理与实验分析

从海洋人气相对湿度的角度建立了大气折射率变化与气溶胶激光散射特性的理论联系．在实验室条件下,分别模拟了烟、水云、尘、雾、霾等类型粒子群的蒸发波导环境,采用波长为1．06μm的激光雷达对在不同温度和湿度条件下半径范围为0．1～100μm的气溶胶粒子群进行了探测实验,并对不同气溶胶粒子群的激光后向散射回波信号特征做了对比分析,实验结果进一步验证了激光蒸发波导的可行性和有效性．     

近海污染大气对自由空间量子通信性能的影响

自由空间是量子保密通信的重要应用场景之一。近海地区,大气湿度和各种污染大气气溶胶粒子会导致量子链路性能的衰减。基于Mie散射理论,结合近海地区空气湿度对气溶胶粒径及复折射率的影响,计算吸湿后近海污染大气气溶胶的消光系数。根据气溶胶的粒度谱分布函数,分析近海污染大气气溶胶粒子浓度与星地量子链路衰减、量子链路效率及信道纠缠度之间的关系。针对比特翻转噪声及相位阻尼噪声,研究量子隐形传态保真度的变化。结果表明,近海地区大气相对湿度为80%的环境下,当传输距离为6 km,气溶胶粒子数浓度为60 cm^-3时,对应的链路衰减系数、链路效率、幅值阻尼信道量子纠缠度分别为1.7 dB、2.02×10^-6、0.457。仿真结果可为近海地区量子通信系统的设计与优化提供参考。     

应用积分浑浊度仪研究兰州城市冬季大气气溶胶

利用积分浑浊度仪监测得到的散射系数和多波段光度计观测资料分析了兰州冬季大气气溶胶的一个个例的散射光学特征.用散射系数计算了后向散射比、不对称因子、单次反照率、波长指数等重要的辐射参数,为气溶胶辐射强迫研究以及气溶胶辐射强迫参数化方案提供了基础资料.在此基础上建立了一种适合利用散射系数反演气溶胶细微粒子谱分布的方法.     

兰州城市冬季大气气溶胶特征的综合观测研究

对Anderson分级采样器采集的PM10进行了谱特征的分析，研究了PM2.5在PM10中所占的比例，并从实测的大气气溶胶光学厚度资料出发，应用消光法反演了兰州城市冬季大气柱气溶胶粒子谱。结果表明：低层大气和整层大气的气溶胶粒子数密度谱分布都具有3峰型特征。兰州城市冬季的大气污染主要是由于燃煤和汽车尾气造成的，有时也可能是由于城市的风沙扬尘造成的。     

净水厂污泥中多环芳烃和金属的分布特征

以南京市某净水厂的沉淀池、滤池污泥为研究对象,采用Udden-Wentworth标准将净水厂污泥粒径分为4级,即3.9μm,3.9~63μm,63~250μm和250μm。3.9~63μm粒径的污泥分别占沉淀池和滤池污泥总体积的55%和73%;滤池污泥的有机质含量比沉淀池的高,在各粒径组分中的含量范围分别为12.64%~15.11%和8.09%~10.27%;沉淀池和滤池污泥中共检出14种多环芳烃,总质量分数平均值分别为556.59 ng/g和468.44 ng/g,其中2环和3环PAHs的质量分数之和为4环和5环的2~3倍,PAHs在各粒径组分中的质量分数分布与有机质的质量分数分布一致,PAHs在250μm和63μm的粒径组分中的质量分数较高,在63~250μm粒径组分中质量分数相对较低;污泥粒径和有机质质量分数影响污泥中金属浓度的分布,沉淀池和滤池污泥中8种金属(Al,Fe,Cd,Cu,Cr,Pb,Mn和Zn)在63μm的粒径组分中质量分数相对较高。     

基于蒸发波导的气溶胶散射特性

利用单球形粒子和双层球粒子的散射模型对大气气溶胶粒子的散射特性进行了分析,对双层球的不同内层折射率和不同粒子半径条件下粒子的散射特性进行了计算,并用两种模型对不同大气湿度情况下海洋气溶胶散射进行了分析和仿真.结果表明:采用双层球模型计算的前向散射强度比用单层球模型进行计算的要大,而后向散射要弱;随着大气湿度的增加,气溶胶粒子半径变大,后向散射变强;用湖面上大气气溶胶粒子散射与仿真的拟海洋气溶胶散射的消光系数比较,实测消光系数值与双层球模型计算的消光系数值更接近.     

兰州皋兰山顶春季大气气溶胶的监测与分析

对兰州皋兰山顶春季大气气溶胶连续采样，得到了大气背景、浮尘、扬沙、沙尘暴等不同天气条件下的气溶胶质量浓度．通过沙尘天气的过程分析，得到不同沙尘天气条件下，TSP浓度的时间变化规律．与兰州大学小二楼顶的监测数据进行比较分析，可以看出兰州市的污染状况和TSP的时空分布．通过各类沙尘天气不同粒径气溶胶粒子的浓度分析，发现气溶胶粒子粒径的分布规律和气溶胶来源不同．